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1[7급 국가직 물리학개론] 21년 1회차

그림과 같이 균일한 전기장  $E$ 와 균일한 자기장  $B$ 가 작용하는 영역을 속도  $v$ 로 입사한 입자가 등속 직선 운동하여 통과하였다. 이 입자의 전하량은  $-q$ 이고,  $v$ ,  $E$ ,  $B$ 는 서로 수직이다.  $E$ 가 아래 방향으로 작용할 때  $B$ 의 크기와 방향은? (단, 중력은 무시한다)

 $B$ 의 크기  $B$ 의 방향

 $\left|\frac{E}{v}\right|$ , 지면으로 들어가는 방향

 $\left|\frac{E}{v}\right|$ , 지면에서 나오는 방향

 $|vE|$ , 지면으로 들어가는 방향

 $|vE|$ , 지면에서 나오는 방향

해설

B의 크기는  $\left|\dfrac{E}{v}\right|$ , 방향은 지면으로 들어가는 방향이다.
등속 직선 운동하려면 전기력과 자기력이 평형이어야 하므로  $qE=qvB$ 에서  $B=\dfrac{E}{v}$ 이다.
입자가 음(−)전하이므로 아래 방향 전기장에서 전기력은 위쪽이다. 자기력은 아래쪽이어야 하고, 오른쪽으로 운동하는 음전하에 아래쪽 힘이 작용하려면 자기장은 지면으로 들어가야 한다.
지면에서 나오는 방향이면 자기력도 위쪽이 되어 전기력과 더해지므로 직진할 수 없다.
 $|vE|$ 는 힘의 평형식  $E=vB$ 를 잘못 정리한 값이다.

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